高中物理人教版必修1學案 質點 坐標系 參考系

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111 必修一《運動的描述》物理導學稿 學習內容：質點 參考系 坐標系 學習目標： 1、機械運動概念、參考系及坐標系概念，會判斷不同參考系的物體的運動情況是怎樣的。 2、學習質點的概念，知道質點是一種理想化模型，理解牢記能否把物體看成質點的條件并會實際應用。 重點難點： 1.理解質點概念以及初步建立質點概念所采用的抽象思維方法。 2.將一個實際的物體抽象為質點的條件。 教學方法: 教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。 教學過程： 導言： 今天我們來學習一個最基本的物理概念：運動。說到運動，很多同學肯定會想，運動我們都知道，日常生活中太常見了，有必要專門學習嗎？。好，既然大家都認為自己很了解運動，那下面我先來問大家一個問題：我們所處的這間教室是靜止還是運動的？我們所在的地球是不是在轉動呢？既然它在轉動，在它上面的房屋是不是也跟著轉動呢？從這樣一個角度來看房屋不就是運動的嗎？那房屋究竟是運動的還是靜止的呢？大家現(xiàn)在來想一想，本來我們都認為自己已經(jīng)了解了什么是運動，為什么現(xiàn)在連一個物體是否在運動都搞不清了呢？這主要是因為我們在研究一個物體的運動時選擇了不同的參照物從而會得出不同的結論。 現(xiàn)在我們用精確的語言從理論高度對運動進行定義。 一、機械運動： 1．定義：一個物體相對于另一個物體空間位置隨時間的變化叫做機械運動，簡稱運動。 2．分類： （1）平動：也稱平移，運動物體上任意兩點所連成的直線，在整個運動過程中始終保持平行，這種運動叫做“平動”。在同一時刻，平動物體上各點的速度和加速度均一樣。 （2）轉動：運動物體上，除轉動軸上各點外，其它各點都沿同一轉動軸做圓周運動，各點的運動軌跡是以轉動軸為中心的同心圓。 二、參考系：我們研究物體的運動時所選擇的參照物又叫做參考系。 生活中的錯覺：1、坐在列車上盯著站臺上的另一列車，有時我們會以為自己坐的列車啟動了，而其實是我們所看的那列車啟動了，為什么會這樣呢？由于列車是否啟動是以地面為參考系的，由于坐在列車中的我們只能看到對面的列車，而不能看到地面或相對于地面靜止的物體，無法以地面為參考系來判斷列車是否啟動，只能以自己乘坐的火車和對面的火車為參考系，無論哪列火車啟動，以對面的列車為參考系都會認為自己的火車啟動，以自己為參考系就會認為對面的列車啟動了；2、趴在橋上看水流有時會覺得橋在走而不是水在流…… 課堂練習： 例1、一個人圍操場走了一圈，你說它發(fā)生機械運動了嗎？飛行員為什么能抓住子彈？ 例2、仔細分析下面各種運動的參考系 太陽從東方升起，西方落下。 月亮在云中穿行。 車窗外樹木向后倒退。 “小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”“坐地日行八萬里” “看山恰似走來迎，仔細看山山不動?！? 例3、飛機上丟炸彈，若以地面為參考系，炸彈是如何運動的？若以飛機為參考系，炸彈是如何運動的？ 例4、甲乙丙三架觀光纜車，甲中乘客看到一高樓在向下運動，乙中乘客看到甲向下運動，丙中乘客看到甲乙都在向上運動，則甲乙丙相對于地面的運動情況是（ ） A、甲向上，乙向下，丙不動 B、甲向上，乙向上，丙不動 C、甲向上，乙向上，丙向下 D、甲乙丙都向上，只不過丙比甲乙都慢 三、質點 現(xiàn)實世界中，物體的運動形式是多種多樣的，就算是同一個運動物體上，各點的運動情況也往往是不一樣的，如展翅高飛的雄鷹的身體和翅膀的運動是不一樣的；列車車身和車輪的運動是不一樣的。影響物體運動的因素通常也十分復雜，要研究一個運動涉及的所有方向往往很難甚至不可能，為了尋找問題的突破口，物理學中通常用建立物理模型的方法，抓住問題的主要因素，忽略次要因素，從而將問題簡化。 就拿一輛正在行駛的汽車來說，車身的運動與輪子的運動是不一樣，同時汽車內部的軸承、發(fā)動機等都在以不同的形式在運動，我們不可能把這些所有的運動都進行研究。所以我們在研究問題的過程中具體問題具體分析。 (1)、求10m長，以10m/s勻速的汽車完全通過20m長的橋所需要的時間。（2）、如果要完全通過10000m長的橋呢？ 綜上我們可以看到，在物理學中，有些時候物體的大小形狀及各部分的運動差異對我們所研究的問題影響不大，是次要因素，這時我們就可以將其忽略，把物體看成一個點，一個有質點的點。 質點：用來代替物體的一個有質量的點叫做質點。 分析：質點是一個理想化模型，沒大小形狀，但有質量。初中階段接觸的理想模型有：光滑水平面、勻速直線運動、輕質彈簧…… 能否將物體看成一個質點的條件： （1）：看物體的形狀大小及各部分的運動差異對我們所研究的問題產生的影響是否可以忽略 （2）一般情況下平動的物體可以看成質點，因為平動物體各部分運動情況完全一樣，用一點就可以代替整體。 課堂練習： 例1：下面哪些物體可以看做質點？ 1、馬拉松比賽中的運動員 2、體操運動員 3、研究自轉時的地球 4、研究公轉時的地球（地球直徑，而日地距離為） 5、研究乒乓球運動員的發(fā)球 6、運動員百米沖刺 7、小的物體能看成質點，大的物體則不行 四、坐標系 物理研究中為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立坐標系(坐標系相對于參考系是靜止的)。 一維 如上圖我們如何建一個數(shù)學坐標系來定量表示ABC三個位置， A在收費站的西邊100米，B在收費站東100米，C在收費站東面200米。 如何建立坐標系： 1、（作實物圖的簡化圖）作一直線沿ABC所在的直線方向，據(jù)物體實際位置關系在直線上用點把它們標出。 2、確定正方向（任意，此處以正東為正方向）。 3、取原點（任意），并指出原點所代表的參照物。 4、標出位置坐標。 領悟：坐標的正負表示物體是在原點正方向的一側還是負方向的一側，坐標值的大小表示物體到原點的距離。（位置坐標用X表示） 注意：原點的選擇是任意的，一般情況下以參照物為原點，但沒有要求一定以參照物為原點。 課后練習 1．關于參考系的選擇，下列說法錯誤的是 ( ) 　 A．描述一個物體的運動，參考系可以任意選取 　 B．選擇不同的參考系，同一運動，觀察的結果可能不同 　 C．觀察或研究物體的運動，必須選定參考系 　 D．參考系必須選定地面或與地面連在一起的物體 2．關于質點，下列說法中正確的是 ( ) A．只要體積小就可以視為質點 B．若物體的大小和形狀對于所研究的問題屬于無關或次要因素時，可把物體當作質點 C．質點是一個理想化模型，實際上并不存在 D．因為質點沒有大小，所以與幾何中的點是一樣的 3．在有云的夜晚，抬頭望月，覺得月亮在云中穿行，這時選取的參考系是 ( ) A．月亮　　B．云 C．地面　　D．星 4．研究下列情況中的運動物體，哪些可看作質點 ( ) A．研究一列火車通過鐵橋所需時間 B．研究汽車車輪的點如何運動時的車輪 C．被扔出去的鉛球 D．比較兩輛汽車運動的快慢 5．有關參照物的說法中，正確的是 ( ) A．運動的物體不能做參照物 B．只有固定在地面上的物體才能做參照物 C．參照物可以不同，但對于同一個物體，運動的描述必須是相同的 D．要研究某一個物體的運動情況，必須先選定參照物 6．下列各對物體中，可以認為保持相對靜止的是 ( ) A．在空中加油的加油機和受油機 B．在稻田工作的聯(lián)合收割機和卡車 C．在平直公路上勻速行駛的各種車輛 D．流水和隨水漂流的小船 7．在研究下列哪些問題時，可以把物體看成質點 ( ) A. 求在平直馬路上行駛的自行車的速度 B. 比賽時，運動員分析乒乓球的運動 C．研究地球繞太陽作圓周運動時 D．研究自行車車輪輪緣上某點的運動，把自行車看作質點 B A 圖1-1 8．如圖1-1所示，由于風的緣故，河岸上的旗幟向右飄，在河面上的兩條船上的旗幟分別向右和向左飄，兩條船運動狀態(tài)是 ( ) A．A船肯定是向左運動的 B．A船肯定是靜止的 C．B船肯定是向右運動的 D．B船可能是靜止的 9. 甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看一高樓在向下運動；乙中乘客看甲在向下運動；丙中乘客看甲、乙都在向上運動.這三架電梯相對地面的運動情況可能是 ( ) A. 甲向下、乙向下、丙向下 B. 甲向下、乙向下、丙向上 C. 甲向上、乙向上、丙向上 D. 甲向上、乙向上、丙向下 10. 兩輛汽車在平直公路上行駛，甲車內一個人看乙車沒有動，而乙車內的一個人看見路旁的樹木向西運動，如果以大地為參照物，上述觀察說明 （ ） A. 甲車不動，乙車向東運動 B. 乙車不動，甲車向東運動 C. 甲車向西，乙車向東運動 D. 甲、乙兩車以相同的速度向東運動 11. 桌面離地面的高度是0.9 m，坐標系的原點定在桌面上，向上方向為坐標軸的正方向，有A、B兩點離地面的距離分別為1.9 m和0.4 m。那么A、B的坐標分別是 ( ) A．1 m, 0.5 m B．1.9 m,0.4 m C．1 m,-0.5 m D．0.9 m ,-0.5 m 12．第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國飛行員在2000 m高空飛行時，發(fā)現(xiàn)臉旁有一個小東西，他以為是一只小昆蟲，敏捷地把它一把抓過來，令他吃驚的是，抓到的竟是一顆子彈。飛行員能抓到子彈，是因為 ( ) A．飛行員的反應快 B．子彈相對于飛行員是靜止的 C．子彈已經(jīng)飛得沒有勁了，快要落在地上了 D．飛行員的手有勁 13．“坐在公共汽車車廂內的人看到窗外另一輛靠得很近的汽車向前開動了，此時這人感到自己的車子在后退，實際上這是錯覺，他坐的汽車并沒有動”的描述中，所選擇的參照物至少有幾個？是哪幾個？ 111